周偉文

(深圳供電局有限公司，廣東深圳518000)

1 110 kV 線路開關(guān)遙信誤報事件

某地調(diào)調(diào)度自動化系統(tǒng)SCADA 采用單點遙信狀態(tài)量方式顯示開關(guān)位置，某日該調(diào)度SCADA 系統(tǒng)不斷發(fā)出110 kV 某變電站110 kV 某線路開關(guān)變位告警，經(jīng)現(xiàn)場檢查開關(guān)實際位置，確認為合閘狀態(tài)，檢查遠動RTU 裝置及接線未發(fā)現(xiàn)異常，再檢查遠動遙信轉(zhuǎn)接屏內(nèi)，該故障線路接線均正常，然后再使用萬用表檢查該線路遙信信號電平，發(fā)現(xiàn)電平不斷波動，晃動不定(即DC 0V 變?yōu)镈C 48V，然后 DC48V 變?yōu)?DC 0V)，同時發(fā)現(xiàn)后臺監(jiān)控系統(tǒng)亦有與調(diào)度SCADA 系統(tǒng)同樣情況出現(xiàn)，遠動遙信信號誤報現(xiàn)象明顯。

2 遙信信號誤報的原因分析

通常情況下，數(shù)字量和狀態(tài)量共同組成遙信信號，這其中，數(shù)字量主要是指在變電站內(nèi)，由計算機構(gòu)成，自動裝備或者與保護相關(guān)的信息;狀態(tài)量主要是指主變分接頭位置、斷路器狀態(tài)、同期檢查狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)以及運行告警信號、繼電保護信號等。遙信量的主要來源-開關(guān)輔助節(jié)點，通過元件抖動或傳輸對遙信量采集過程的影響，誤報現(xiàn)象時有發(fā)生。

2.1 觸點抖動

觸點的抖動主要是因為在信號傳送過程中輔助接點的抖動不到位，常常發(fā)生在開關(guān)等設(shè)備的就地接點和遠方、10 kV 和35 kV 的斷路器和小車隔離開關(guān)的接點處。當在惡劣電磁干擾環(huán)境下的變電站現(xiàn)場斷路器或者隔離開關(guān)的輔助觸點，斷路器的輔助觸點就會因為斷路器或者隔離開關(guān)的變動而發(fā)生抖動，這對分分合閘位置判斷造成一定的影響，引起誤報信號。

2.2 強電磁干擾

直流24 V 一般是遙信信號采集回路通用的工作電壓，這表明該階段的遙信信號為弱點信號，電壓無法滿足要求。但是對于回路的采集是發(fā)生在高壓環(huán)境中的，以麥克斯韋電磁原理為基準，磁場中可以產(chǎn)生變化的交流電場，變化的磁場也會產(chǎn)生變化的電場。變電站里，電磁波比較強烈，弱點信號，信號誤報也由此產(chǎn)生。

2.3 傳輸通道

遠動遙信信號之所以會造成外部環(huán)境通道的干擾主要是由于信號的傳輸主要是經(jīng)過溝道鋪設(shè)的電纜線路。再經(jīng)過數(shù)據(jù)打包的變電站信息和數(shù)據(jù)以編制的16 進制碼源對應(yīng)后，穿過遠動通道至調(diào)度主站，經(jīng)過解碼，標稱系統(tǒng)需要和識別的數(shù)據(jù)信息。在這個過程中，若通信通道的誤碼率很高，就會直接造成遙信的變位，信息也無法順利傳輸?shù)秸{(diào)度主站，進而產(chǎn)生信息誤報。

2.4 信息量的采集問題

一般情況下，遠動遙信信號的采集只局限于站內(nèi)的開關(guān)位置，整個遙信信號量大概在100 多個左右，自動化變電站中至少需要幾千條的信號，如此龐大的數(shù)據(jù)信息量，必然會增加信息誤報的概率［1］。

2.5 接口問題

不同廠家的微機保護裝置在和計算機監(jiān)控系統(tǒng)之間進行通信中，很多采用了接口單元或通信管理機。而在實際的應(yīng)用中，比如四方的CSM300E 單元，接口太多，串口的擴展也多，運行中時常也出現(xiàn)錯誤。所以，不同廠家的系統(tǒng)有可能在信息翻譯中會出現(xiàn)數(shù)據(jù)差異，致使信息誤報。

3 遠動遙信信號誤報應(yīng)對措施

3.1 采用雙觸點的采集

采用雙觸點采集的方法，判別方法為兩個遙信信號，可以有效降低遙信誤報的概率。根據(jù)雙觸點的工作原理，把遙信信號接入到一對繼電器的常開閉觸點上，定義端外數(shù)字邏輯芯片電路的運算是“與”和“非”，然后再處理輸入信號。在開關(guān)輔助裝置上取常閉接點或者是常開的接點1.2 兩對，通過采集裝置對遙信信號進行采集并傳到主站系統(tǒng)，系統(tǒng)對信號進行邏輯處理之后產(chǎn)生最終的遙信信號。這樣的方法雖然能夠有效地降低遙信誤報的概率，但是，隨著遙信信號的增加，使得現(xiàn)場工作量的處理量隨之增加，在這樣的情況下，就需要在一些關(guān)鍵點上采用雙觸點的方式進行信號處理。

3.2 濾波消抖電路和電隔離技術(shù)

外部節(jié)點接通后電流通過發(fā)光二極管回路，導(dǎo)通光敏的三級管導(dǎo)通，斷開時截止了光敏三極管。外部觸點的狀態(tài)可以通過三極管的導(dǎo)通和截止來反映，這樣可以有效地削弱干擾。

圖1 消抖電路圖

串聯(lián)兩個常用的觸點，觸點信號經(jīng)過遙信采集裝置的采集之后，“與”的運算在邏輯數(shù)字芯片中得以實現(xiàn)，并將輸出信號當做RTU 的輸入信號。接下來并聯(lián)兩個常閉觸點，再用采集裝置采集這兩點的信號，計算“或非”的運算，輸入信號可以用輸出信號來替代。這樣的一來一回，一開一閉，可以證明兩對觸點正常同時的動作時才會發(fā)出遙信信號，較小的改動二次回路實現(xiàn)良好的操作性。

3.3 改變電壓

將通用的工作電壓 DC 24V 提升為 DC 48V(DC48V 是RTU 變電站的遠動遙信信號電源，DC 110V 是綜自變電站的遙信信號電源)，提高抗干擾性主要是通過遙信電源的電壓來提高。運行狀態(tài)的反應(yīng)主要是通過施工設(shè)計中的雙位置觸點來反映，只要有一個常開常閉觸電出故障，即會報出無效。

3.4 工藝隔離

工藝上增強隔離強電磁干擾能力的主要措施是選取對膠芯線和屏蔽線電纜材料，降低感應(yīng)耦合的差模干擾主要可以通過對膠芯線的雙絞線感應(yīng)對電壓進行感應(yīng)干擾達成效果。分開布置強弱信號的線，對信號電纜和電力電纜進行必要的隔離，盡量不使用同一根電纜走信號和電力，并保持一定的距離，使平行長度有效縮短，將中間傳輸環(huán)節(jié)大大減少。與此同時，改造二次信號回路，兩線之間的回路感應(yīng)進行有效規(guī)避，信號源的可靠傳輸確保，采用光纖網(wǎng)絡(luò)布置站內(nèi)級聯(lián)用的通信線路，這樣能夠有效地提高干擾能力。

3.5 軟件消抖算例

Us-恒壓源。Rs-恒壓源內(nèi)阻，R-放電回路電阻，C-電容。

圖2 電路的電容充放電電路圖

當切換開關(guān)在“1”的位置，則電路為充電狀態(tài)，恒壓源Us對電容充電是進行充電的，當t≥0 時，電容C 兩端的電壓計算公式為:Uc(t)=Us+(U0-Us)e-t/RC［2］。

當切換開關(guān)在“0”的位置，則為放電狀態(tài)，及電容C 和電阻R 組成的多回路進行放電，當t≥0 時，電容C 兩端的電壓公式為 Uc(t)=U0e-t/RC［2］。

由此得知，電容兩端的充放電電壓與時間T 是一個一階指數(shù)關(guān)系，時間常數(shù)1/RsC 和1/RC 直接決定充放電時間的快慢。對反映電容兩端電壓隨時間變化過程的軟件模塊在調(diào)度自動化系統(tǒng)中進行相應(yīng)的增加，遙信狀態(tài)的分與合對應(yīng)如圖2 所示電路的充電與放電狀態(tài)。

定義遙信狀態(tài)“合”與“開”，設(shè)合是電容兩端的電壓為100，分時電容兩端的電壓為0。當遙信狀態(tài)為“分”的狀態(tài)時，對應(yīng)的電容的電壓應(yīng)該由初始值100 將為0，當遙信為“合”狀態(tài)時，對應(yīng)的電容的電壓應(yīng)該由初始值0 將為100。在調(diào)度自動化系統(tǒng)中，定義當遙信狀態(tài)為“分”與“合”時電容兩端電壓滿足如下關(guān)系:遙信狀態(tài)為“分”:電容兩端電壓由100 進入小于5，并且小于5 的時間不短于T1。遙信狀態(tài)為“合”:電容兩端電壓由0 進入大于95，并且大于95 的時間不短于T2。其中T1和 T2相當于時間常數(shù)中的 1/RsC 和 1/RC［1］。

假設(shè)開關(guān)的某個遙信狀態(tài)由“合”到“分”，但是出現(xiàn)了一個抖動的過程，其抖動的過程為合-分-合-分-合-分。在每一個遙信狀態(tài)的過程持續(xù)時間分別為t1，t2，t3，t4和t5。在第一個抖動狀態(tài)，遙信狀態(tài)由合—分，由于時間t1小于T1，故電容兩端的電壓U 不會由100 進入小于5 的狀態(tài)，設(shè)此時的電容電壓設(shè)為U1＞5，故遙信狀態(tài)仍然為合。在第二個抖動狀態(tài)，遙信狀態(tài)分—合，經(jīng)過時間t2，電容電壓U1大于95，但這個電壓的變化過程既不符合分的狀態(tài)也不符合合的狀態(tài)，故遙信狀態(tài)仍然為初始狀態(tài)合。同理對于第三個狀態(tài)和第四個狀態(tài)，電壓的變化過程既不符合分的狀態(tài)也不符合合的狀態(tài)，故遙信狀態(tài)仍然為初始狀態(tài)合。在第五個抖動狀態(tài)，遙信狀態(tài)由合—分，由于抖動過程結(jié)束，時間t2遠遠大于T1，故電容兩端的電壓U 由100 進入小于5 的狀態(tài)，故遙信狀態(tài)仍然為分［2］。

4 結(jié)語

在實際運用中，通過以上的有效改良的確改善了遠動遙信信號誤報的現(xiàn)象，使得信號干擾信號頻發(fā)的現(xiàn)象得到有效消除，同時也規(guī)范了信息量，但是卻無形中增大了網(wǎng)絡(luò)的亢余性。在今后的實踐中還需要進一步完善。

［1］嚴璽，高建海. 由控制回路斷線信號分析遙信去抖時間的作用與合理設(shè)置［C］//山東電機工程學會. 山東電機工程學會2011 年學術(shù)年會論文集，2011.

［2］曹艷. 遙信信號誤報的分析與處理［J］. 技術(shù)與應(yīng)用，2012(3).

［3］閻志剛.遠動遙信信號誤報原因分析及應(yīng)對措施［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2006(4).